《2025年学霸提优大试卷九年级物理上册苏科版》

20. “阳光动力2号”是实现首次环球飞行的太阳能飞机.该飞机利用机身表面安装的光伏电池将太阳能转化为电能,这些电能可直接驱动飞机的电动机工作,还可同时给机载电池充电.该飞机质量为2500kg,平均飞行速度为75km/h,飞机搭载4个电动机用于驱动螺旋桨旋转,每个电动机的功率为13.5kW,其工作效率为90%.光伏电池经10h正常光照后,可为飞机提供340kW·h电能,这些电能只用来充电时,刚好可将机载电池从0充至100%满电状态.请回答下列问题.
(1)电动机工作时将电能转化为机械能.
(2)飞机停放在水平地面上时,飞机支撑架与水平地面的总接触面积为$0.2m^2,$则飞机对地面的压强是多少? (g取10N/kg)$1.25×10^{5}Pa$
(3)若光伏电池将太阳能转化为电能的效率为24%,则将机载电池从0充至100%满电状态,所需要的太阳能是多少?$5.1×10^{9}J$
(4)机载电池充满电时,飞机从甲地出发,以最大功率飞往相距750km的乙地,飞行过程中光照正常,且当天光照时长不低于10h,根据飞行安全要求,飞机降落时机载电池剩余电能不低于总量的20%,飞机是否能按要求到达乙地?能

答案：
(1)电　机械　
(2)$1.25×10^{5}Pa$　
(3)$5.1×10^{9}J$　
(4)能
解析:
(1)电动机工作原理是通电导体在磁场中受力的作用，工作时是消耗电能，转化为机械能.电动机工作时将电能转化为机械能
(2)飞机的重力$G = mg = 2500kg×10N/kg = 2.5×10^{4}N$，飞机对地面的压强$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{2.5×10^{4}N}{0.2m^{2}}=1.25×10^{5}Pa$
(3)机载电池从 0 充至 100%满电状态需要的太阳能$W_{太}=\frac{W_{电}}{\eta_{1}}=\frac{340×3.6×10^{6}J}{24\%}=5.1×10^{9}J$
(4)由$v=\frac{s}{t}$得，飞机从甲地飞到乙地的时间$t=\frac{s}{v}=\frac{750km}{75km/h}=10h$
飞机飞行需要的机械能$W_{机}=Pt = 4×13.5kW×10h = 540kW\cdot h$
电动机需消耗的电能$W_{耗电}=\frac{W_{机}}{\eta_{2}}=\frac{540kW\cdot h}{90\%}=600kW\cdot h$
本次飞行中，电池可以提供的总电能$W_{总}=340kW\cdot h + 340kW\cdot h = 680kW\cdot h$
降落时，电池剩余电能$W_{剩余}=680kW\cdot h - 600kW\cdot h = 80kW\cdot h$
机载电池总电能的 20%为$W'_{剩余}=340kW\cdot h×20\% = 68kW\cdot h$由于$W_{剩余}＞W'_{剩余}$，所以飞机能按要求从甲地飞到乙地.